章大气环境化学.pptx
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《章大气环境化学.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《章大气环境化学.pptx(133页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、大气圈的生态作用光合作用 呼吸作用,CO2O2。生命活动。水汽:水循环。大气层对维持地球的温度有重要意义。第1页/共133页大气组成总质量3.91015吨,地球的百万分之一。组分组分体积体积%N278.08O220.95Ar0.93CO20.03其他其他(Ne、He、Kr、H2等)等)0.01第2页/共133页大气成分分类分类分类气体气体停留时间停留时间准永久性气体准永久性气体 N2、Ar、He、Kr、Xe等1067年可变组分可变组分CO2、CH4、H2、N2O、O3、O2等215年强可变组分强可变组分CO、NOx、NH3、H2O、H2S、SO2、碳氢化合物、颗粒物2200天第3页/共133页
2、大气组成水和固体颗粒H2O含量变化大(0.55%,一般13%);主要来源:水体、土壤和植物水分的蒸发;水气是天气现象和污染化学现象中的重要角色;固体悬浮粒子主要来自工业烟尘、火山喷尘和海浪飞逸的盐质等:降尘:粒径10 m,数小时;飘尘:粒径10 m,数年。第4页/共133页大气的结构1.对流层2.平流层3.中层4.热层5.外层大气质量的一半集中在离地面5km以下,90%集中在30km以下。110100908070605040302010中间层顶平流层顶对流层顶200 250 300 T/KN2,O2,H2O,Ar,CO2N2,O2,O3,(NH4)2SO4N2,O2,O2+,NO+N2,O2+
3、,O+,O,NO+高度/km第5页/共133页对流层017km气体密度大强烈垂直对流现象,90.9%天气现象,污染物直接排放层。地面热辐射,高度,气温。平均降幅为6C/km,顶部约为-50C。第6页/共133页平流层1755km水气、尘埃含量甚微,透明度高,天气现象很少。空气水平移动显著。高度,温度下层温度变化不大,称“同温层”;“逆温”现象。第7页/共133页中间层5585 km大气垂直运动剧烈高度,气温顶部(85 km)降到-63 -103 0C(中纬度)O3浓度减小光化学反应第8页/共133页热层85500km,又称电离层温度可升高到1200D、E、F三个区:D区(6090km):NO离
4、解;E区(90120km):O2离解;F区(120km以上):O2、N2都离解;下部带电层反射高频无线电波,使之围绕地球折射若干次。通讯。第9页/共133页外层50016000 km(边界?),也称逃逸层;地球引力场束缚减弱,大气不断向星际空间逃逸,大气高度稀薄;电离状态。第10页/共133页原因:大气热能交换热源:太阳结果:温度不一大气污染气候异常大气的自然变化进程相当缓慢。人类活动造成的变化有时很明显,有时则以渐变形式发生,必须密切关注。如果任其发展,后果将非常严重。大气运动第11页/共133页温室效应第12页/共133页地球的热平衡n太阳辐射:n大气反射50n其余50n大气或颗粒物吸收n
5、到达地面,被吸收n红外辐射大气吸收地球辐射温室效应第13页/共133页温室效应温室效应简单计算:能量入射=SR2 S=1372 W/m2能量反射=SR2 =反射率=0.31能量二次辐射=4R2T4 =5.67 x 10-8 W/m2K4得T=255K(-18 C)目前地表平均温度 T=+15C,比计算高出33C。温室效应:透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。太阳辐射透过大气射达地面,地表增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,从而产生大气变暖的效应。第14页/共133页大气窗口nCO2强烈吸收强烈吸收 1200-1630 nm辐射;辐射;nH2O吸收吸收700
6、-850 nm、1100-1400 nm;n单向过滤作用;大气升温,维持地球热平衡。大气窗口:850-1100nm4008001200160020002400nmCO2 吸收光谱H2O 吸收光谱地表红外辐射第15页/共133页氟利昂的吸收吸收谱带覆盖大吸收谱带覆盖大气窗口气窗口大气窗口:850-1100nmCF2Cl2吸收CFCl3吸收80010001200nm第16页/共133页温室气体要素分子必须具有振动能级;排除单原子气体(Ar,第三大气组分)。分子振动必须是不对称的,即具有红外活性;同核双原子分子只有对称振动,因此N2、O2也不属于温室气体。第17页/共133页主要温室气体H2OCO2
7、CH4N2OO3CFCsSF6第18页/共133页温室气体相对贡献气体气体浓度浓度(ppm)浓度增加浓度增加(%年年)相对温相对温室效应室效应目前温室效目前温室效应贡献应贡献(%)CO23510.4157CFCs0.00225515 00025甲烷甲烷1.67512512氮氧化物氮氧化物0.310.22306第19页/共133页温室气体的源和汇气体气体源源汇汇其他影响其他影响CO21)燃料燃料2)毁林毁林1)被海洋吸收被海洋吸收2)植物光合作用植物光合作用影响大气平流层中影响大气平流层中O3的浓度的浓度CH41)肠道发酵肠道发酵2)水稻水稻1)和和OH反应反应2)土壤微生物吸收土壤微生物吸收影
8、响影响O3、HO、H2O浓度,浓度,产生产生CO2N2O1)燃料燃料2)化肥化肥1)土壤吸收土壤吸收2)光分解、和光分解、和O反应反应影响平流层影响平流层O3的浓度的浓度O3O2光化反应光化反应与与NOx、ClOx、HOx等反应等反应吸收紫外光及红外线辐射吸收紫外光及红外线辐射CO1)植物植物2)燃料燃料1)1)被土壤吸收被土壤吸收2)2)和和OH反应反应影响平流层影响平流层O3和和HO的循环,的循环,产生产生CO2CFCs工业生产工业生产在对流层稳定,在平流层光在对流层稳定,在平流层光解、和解、和O反应反应破坏破坏O3层层SO21)火山火山2)燃烧燃烧1)干、湿沉降干、湿沉降2)与与OH反应
9、反应形成悬浮粒子而散射太阳辐形成悬浮粒子而散射太阳辐射,产生酸雨射,产生酸雨第20页/共133页人为温室效应气体排放大气中CO2含量:工业革命280ppm,目前379ppm,到2100年将增加到650970ppm。人类活动人类活动排放气体排放气体燃料燃烧燃料燃烧CO2、NOx农业活动农业活动CH4、NOx工业制成品工业制成品氟氯烃氟氯烃交通运输交通运输NOx、CH、O3(光化学污染)(光化学污染)第21页/共133页全球变暖的后果1.1.海平面升高(沿海土地、湿地消失)2.2.水源3.3.农业(生长季节改变、有害植物孳生)4.4.空气质量(城区O O3 3,干旱森林火灾)5.5.人类健康(疾病
10、传染)6.6.生物多样性7.7.洋流第22页/共133页3.2 大气污染第23页/共133页大气污染的定义当大气中污染物质的浓度达到有害程度,以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件,对人或物造成危害的现象。第24页/共133页大气污染来源人为来源人为来源燃料燃烧燃料燃烧交通污染交通污染工业排放工业排放固体废弃物焚烧固体废弃物焚烧农业排放农业排放天然源:天然源:自然尘自然尘森林、草原火灾森林、草原火灾火山活动火山活动森林排放森林排放海浪飞沫海浪飞沫第25页/共133页大气污染的危害不利影响和危害:人、动物、植物、材料、物品气候变化(局部地区和全球)人:急性中毒、慢性中毒、致癌。途径:呼吸饮食
11、皮肤第26页/共133页大气污染物分类颗粒物:液体、固体状物质。尘。含碳化合物:碳氧化物(CO、CO2)、碳氢化合物(甲烷、乙烷等)。含硫化合物:硫氧化物(SO2、SO3、S2O3等)、(亚)硫酸及其盐类。含氮化合物:氮氧化物(N2O、NO、NO2、N2O3、N2O5等)、(亚)硝酸及其盐其它有害物质:含氟气体、含氯气体、重金属类。第27页/共133页组分组分清洁空气清洁空气污染空气污染空气COSO2NOXHC(碳氢化合物碳氢化合物)O3CO2颗粒物颗粒物1 ppm0.001 ppm0.002 ppm1 ppm0.001-0.06 ppm310-330 ppm10-20 g/m35-20 pp
12、m0.02-2 ppm0.01-0.5 ppm1 20 ppm0.06-1 ppm350-370 ppm70-700 g/m3清洁-污染空气比较“清洁空气”恒定组分(N2、O2、稀有气体)+常态可变组分(CO2、80。主要来源:厌氧细菌发酵唯一由天然源造成高浓度的气体。石油、天然气泄漏。大气中CH4的主要去除过程:CH4+HO CH3+H2O第34页/共133页甲烷的排放源源源全球排放量(全球排放量(/106 t/a)海洋海洋13湿地湿地105淡水湖淡水湖10冻土带冻土带12稻田稻田95牛群牛群120生物质燃烧生物质燃烧25直接人为源直接人为源40其他其他80总计总计553第35页/共133页
13、含硫化合物大气主要硫化物:SOx、H2S、H2SO4、(亚)硫酸盐、COS、CS2主要来源煤和石油的燃烧(火力发电、工业锅炉、垃圾焚烧、生活取暖、柴油发动机、金属冶炼、造纸)有机物的分解、燃烧海洋、火山活动主要危害:工业烟雾,高浓度时使人呼吸困难伦敦烟雾;酸雨,对建筑、森林、湖泊、土壤危害大。第36页/共133页SO2的转化见“硫酸烟雾(伦敦型)污染”、“酸雨”第37页/共133页含氮化合物大气中重要的含氮化合物:N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3、铵盐NOX主要来源:闪电、生物活动、火山爆发、森林火灾、燃料燃烧、化肥、炸药、染料有害影响:光化学烟雾的元凶;酸雨转化:HNO3和盐
14、。通过干、湿沉降去除。第38页/共133页燃烧温度NO浓度温度温度()NO浓度浓度(ppm)20 0.0001427 0.3527 2.01538 3700.022002m。二次颗粒物大气中某些污染气体组分(如SO2、NOx、CH等)之间,或它们与大气正常组分(如O2)通过光化学氧化等途径转化生成的颗粒物。如:二氧化硫硫酸盐。粒径0.011m范围。第48页/共133页气溶胶的形态(一)固态气溶胶烟和尘(smoke and dust)(二)液态气溶胶雾(Fog)(三)固液混合态气溶胶烟雾(Smog)根据颗粒物的物理状态不同,通常将气溶胶分为以下几类形态:第49页/共133页降尘与飘尘降尘粒径10
15、1000 m测定:15cmx30cm圆筒形集尘缸,内加一定量的水+乙二醇(防冻、防微生物生长)。收集,过滤。滤液测pH值、SO42-、Cl-等水溶性组分。残渣恒重,称重。苯萃取苯溶性物质。残留物800灼烧,灰分金属氧化物。飘尘10m。可吸入颗粒物,气象报告中用PM10表示。测定:空气采样器,入口切割粒径D50=101m,流量0.01-0.5 m3/min,时间8-24h。D50:几何平均粒径,指在颗粒物粒度分布曲线上,颗粒物的积累质量一半时所对应的空气动力学粒径。第50页/共133页气溶胶的危害大气颗粒物,降尘25,飘尘75。清洁大气飘尘1020g/m3。一般居民区40400g/m3,繁华街道
16、24 mg/m3,工业区35 mg/m3。刺激呼吸道、深入肺部呼吸系统损伤;颗粒物本身可能具有毒性(其中含有毒性物质,如多环芳烃类)气溶胶危害粒子大小。WHO分析表明:空气中10m 颗粒增加25g/m3,哮喘病例12,病情恶化8。10m 颗粒浓度每增加100g/m3,死亡率上升68。10m 颗粒增加50g/m3,住院病人增加36;2.5m 颗粒增加50g/m3,住院病人增加25!纳米效应特殊生理作用(细胞通透性、沉积效率)。大鼠暴露在含20nm聚四氟乙烯颗粒空气中,4h内大多数死亡。第51页/共133页烟和尘烟:由不完全燃烧或高温升华、挥发的蒸气凝结而成。如碳粒(煤烟)、氧化铁烟气(冶炼厂)、
17、铅化合物烟气(汽车排气)等。粒径较小:0.11m。粉尘:多由机械过程产生。如煤粉尘、水泥尘末、飞灰、铁粉等。粒径较大:176m之间。第52页/共133页雾由液滴分散在空气中液态气溶胶。大气中水蒸气过饱和时,H2O发生凝聚作用便会产生雾。雾滴直径230m。薄雾(mist):液滴数目50100个/cm3浓雾(fog):液滴数目500600个/cm3第53页/共133页烟雾由固、液微粒分散在空气中形成的固、液混合态气溶胶叫烟雾,具有烟和雾的两重性。霾雾(haze):由细尘和薄雾混合颗粒悬浮于空气中形成的气溶胶。“伦敦型烟雾”:由煤尘、二氧化硫和浓雾相混合并伴有化学反应的烟雾。第54页/共133页各种
18、形态气溶胶的特征形态形态 凝结核凝结核粒径粒径形式形式效应效应烟烟固体微粒固体微粒0.01-1 燃烧、燃烧、高温过程高温过程降低能见度降低能见度尘尘固体微粒固体微粒1-76机械过程机械过程形成冰核形成冰核雾雾液滴液滴2-30冷凝冷凝化学过程化学过程降低能见度降低能见度薄雾薄雾水滴水滴2-30冷凝冷凝化学过程化学过程降低能见度降低能见度烟雾烟雾固、液微粒固、液微粒 1烟尘和烟尘和薄雾混合薄雾混合大气浑浊大气浑浊霾雾霾雾固、液微粒固、液微粒 1 燃烧、冷凝、燃烧、冷凝、光化学反应光化学反应形成云、雨形成云、雨和气溶胶粒子和气溶胶粒子第55页/共133页气溶胶排放源来源来源排放量(亿吨/年)天然天然
19、来源来源风沙0.5-2.5森林火灾0.01-0.05海盐粒子3.0火山灰0.25-1.5H2S、NH3、NOX、HC转化3.45-11.0小计7.21-18.5人为人为来源来源砂石(农业活动)0.5-2.5露天燃烧0.02-1.0直接排放0.1-0.9SO2、NOX、HC转化1.75-3.35小计2.37-7.55总计总计9.58-26.05第56页/共133页气溶胶分类硫酸盐气溶胶见“伦敦型(硫酸烟雾)污染”、“酸雨”硝酸盐气溶胶见“光化学污染”、“酸雨”有机物气溶胶见“光化学污染”第57页/共133页3.4 大气中的化学反应大气污染物迁移、转化途径干沉降:重力,植物、建筑物、地面、土壤表面
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大气环境 化学
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内